专利名称：一种纳米碳化结晶须铁合金及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米碳化结晶须铁合金及其制备方法与应用，尤其是涉及一种热交换系统水处理纳米碳化结晶须铁合金及其制备方法和在热交换系统除锈防腐装置中的应用。
背景技术：
近一个世纪以来，人们为解决热交换系统的腐蚀，先后研究开发了多种装置、防腐蚀材料和工艺方法，如机械式热力除氧，真空除氧，解吸除氧，化学除氧等，但有关设备都存在着体积庞大笨重，操作复杂，质量不稳定，造格高，耗能多，使用条件要求苛刻等缺陷，有的还污染环境；特别是，防腐蚀效率低，防锈除锈效果差，致使热交换系统腐蚀十分严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有热交换系统除锈防腐技术的上述缺陷，提供一种能耗低，对环境污染污少，防腐蚀效果好的防腐蚀材料碳化结晶须铁合金及其制备方法，以及利用碳化结晶须铁合金制作核心部件的热交换系统除锈防腐装置。
本发明之碳化结晶须铁合金的组分如下铕、银、轻重稀土、磷、硼、硫、钒、砷、锌、钛、铝或微晶石墨中的两种或两种以上和铁，其中铕为必要组分，其重量百分比为0.0018％-0.018％；铁为主要组分，非铁组分与铁的重量配比为1∶3-30。制备方法通常分为三步(1)中间合金熔炼将上述材料中的两种或两种以上的混合物置于中频电炉或坩埚炉中，在800-1350℃熔炼2-5小时，再冷却为固体(如单独使用上述材料中的一种，则没有这一步)；(2)加金属铕用扩散法往第一步制得的中间合金或上述单质中添加0.6-0.8％(重量)的铕；(3)铸造将第二步制得的加有0.6-0.8％(重量)铕的中间合金或单质，按中间合金(单质)∶铁水＝1∶3-30的重量比，加入炉前盛有1300-1500℃铁水的浇包中熔化，搅匀，再浇铸成铸件，即得到具有除锈防腐防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
利用本发明之纳米碳化结晶须铁合金铸件制作中部体芯的除锈防腐装置结构如下其包括进水端盖，内胆，中部体芯，出水端盖，外壳；内胆中设有进水道和返馈水道；中部体芯位于内胆中部，其外表面至少设有一条水处理凹形槽(水处理凹形槽具体数量根据应用的热交换设备的大小确定)；水处理凹型槽断面的形状不限，可为三角、四方、多方形，也可为半圆形或其它形状；水处理凹形槽与内胆中的进水道和返馈水道相通；每条水处理凹形槽槽口对应配置有磁场强度为1200-2500高斯(优选方案是1400-1700高斯，更优选的方案是1500-1600高斯)的磁块，磁块的形状不限，可为圆柱形或异型；磁块的优选配置方案是，每道(即每条槽口)2-12块，更优选的方案是每道3-6块。
本发明之除锈防腐装置可以与任何形式的热交换设备并联或串联组合使用。
水从进水端盖的进水口流入内胆的进水道，再经返馈水道进入中部体芯外表面的水处理凹形槽，由于含银、轻重稀土、磷、硼、硫、钒、砷、锌、钛、铝或微晶石墨，或这些材料中的两种或两种以上组分的纳米碳化结晶须铁合金及磁场的共同作用，水在此脱氧，使管壁不氧化生锈；同时，所述纳米碳化结晶须铁合金会产生电子流，并使水中的硫离子以原子的形式在水中作布朗运动，使之不再腐蚀管壁；再者，由于所述纳米碳化结晶须铁合金会产生电子流，再由电子流选择决定组合为原子或原子团，该原子或原子团以自发辐射方式进入水体中，带进系统并很自然地与管壁接触，这时，一旦有一定的热量和振动能级条件之一出现，该原子或原子团会以光速在管壁上定向结成厚度小于100的纳米膜，因膜的定向特性，在加热时膜只向管壁面延伸，直到布满整个管壁表面，这膜将隔离电荷之间的相互作用，保护管壁不致腐蚀，增加热传导；另外水与所述纳米碳化结晶须铁合金接触，会释放出氢气，含氢气的水流过铁锈层，在热和振动条件下，氢气与铁锈反应，生成铁和水，因而，本发明还具有除锈作用。经实验证明，使用本发明之除锈防腐装置的热交换系统，最长时间已达十二年，至今尚未生锈，且能保持原有的金属光泽。
与现有除锈防腐设备比较，本发明之除锈防腐装置不仅除锈防腐防腐蚀效果更好，而且节能当热交换系统的给水为地下水、深井水、湖水、溪水、地表水时，均可节油30-40％，或节煤＞10％，或节电＞25％；提高热效率20％以上；并且不用化学药剂，还可减少对空气污染，节约用水；兼有防垢除垢作用，除老垢可达70-80％，防垢率为70％左右。
本发明结构简单，紧奏，体积小，制造成本低。
图1为本发明除锈防腐装置一实施例的主视图；图2为图1所示实施例的A-A向剖视图；图3为图2的B-B向剖视图。
具体实施例方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
纳米碳化结晶须铁合金制备实施例实施例1(1)称取稀土7公斤，磷0.5公斤，砷0.3公斤，微晶石墨0.2公斤，铝2公斤，混合，置于中频电炉中，在1350℃熔炼4.5h，然后冷却为固体；(2)用扩散法往第一步制得的中间合金中添加0.06公斤的铕；(3)将第二步制得的加有铕的中间合金，加入盛有35公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例2(1)称取稀土6公斤，微晶石墨0.2公斤，锌1.8公斤，铝1公斤，钛1公斤，混合，置于坩锅炉中，在1300℃熔炼4h，然后冷却为固体；(2)用扩散法往第一步制得的中间合金中添加0.08公斤的铕；(3)将第二步制得的加有铕的中间合金，加入盛有320公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例3(1)称取稀土7公斤，锌1.5公斤，钛1.5公斤，混合，置于坩锅炉中。在1300℃熔炼5h，然后冷却为固体；(2)用扩散法往第一步制得的中间合金中添加0.07公斤的铕；(3)将第二步制得的加有铕的中间合金，加入盛有210公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例4(1)称取稀土6公斤，硼3公斤，钒1公斤，混合，置于坩锅炉中，在1300℃熔炼4h，然后冷却为固体；(2)用扩散法往第一步制得的中间合金中添加0.08公斤的铕；(3)将第二步制得的加有铕的中间合金，加入盛有150公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例5
(1)称取硫1公斤，微晶石墨8公斤，铝1公斤，混合，置于坩锅炉中，在1000℃熔炼3h，然后冷却为固体；(2)用扩散法往第一步制得的中间合金中添加0.08公斤的铕；(3)将第二步制得的加有铕的中间合金，加入盛有100公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例6(1)称取微晶石墨8公斤，锌2公斤，混合，置于坩锅炉中，在1200℃熔炼3h，然后冷却为固体；(2)用扩散法往第一步制得的中间合金中添加0.08公斤的铕；(3)铸造将第二步制得的加有铕的中间合金，加入盛有300公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例7(1)称取稀土10公斤，用扩散法加入0.08公斤的铕；(2)将加有铕的稀土，放入盛有250公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例8(1)称取锌10公斤，用扩散法加入0.07公斤的铕；(2)将加有铕的锌，放入盛有200公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例9(1)称取钒10公斤，用扩散法加入0.08公斤的铕；(2)将加有铕的钒，放入盛有180公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例10(1)称取钛10公斤，用扩散法加入0.08公斤的铕；(2)将加有铕的钒，放入盛有150公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
实施例11(1)称取铝10公斤，用扩散法加入0.08公斤的铕；(2)将加有铕的铝，放入盛有100公斤炉前铁水的浇包中熔化，搅匀，浇铸，即得到具有除锈防锈防电化学腐蚀功能的纳米碳化结晶须铁合金铸件。
纳米碳化结晶须铁合金应用实施例利用本发明之纳米碳化结晶须铁合金铸件制作中部体芯的除锈防锈装置结构如下参照附图，其包括进水端盖1，内胆5，中部体芯8，出水端盖4，外壳3；进水端盖1和内胆5之间有密封胶垫2，内胆5中设有进水道6和返馈水道9；中部体芯8位于内胆5中部，其外表面设有四条水处理凹形槽7；水处理凹型槽7断面为四方形；水处理凹形槽7与内胆5中的进水道6和返馈水道9相通；每条水处理凹形槽7槽口对应配置有3块磁场强度为1600高斯的磁块10；内胆5和出水端盖4之间有密封胶垫11；内胆5和外壳3通过等距离设置的4根螺杆12和螺帽13装配紧固为一体。
权利要求
1.一种碳化结晶须铁合金，其特征在于，包括以下组分铕、银、轻重稀土、磷、硼、硫、钒、砷、锌、钛、铝或微晶石墨中的两种或两种以上和铁，其中铕为必要组分，其重量百分比为0.0018％-0.018％；铁为主要组分，非铁组分与铁的重量配比为1∶3-30。
2.根据权利要求1所述的碳化结晶须铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)中间合金熔炼 将银、轻重稀土、磷、硼、硫、钒、砷、锌、钛、铝或微晶石墨中的两种或两种以上的混合物置于中频电炉或坩埚炉中，在800-1350℃熔炼2-5小时，再冷却为固体；(2)加金属铕 用扩散法往第一步制得的中间合金或银、轻重稀土、钒、锌、钛、铝中的一种添加0.6-0.8％(重量)的铕；(3)铸造 将第二步制得的含有0.6-0.8％(重量)铕的中间合金或单质，按含铕中间合金或含铕单质∶铁水＝1∶3-30的重量比，加入炉前盛有1300-1500℃铁水的浇包中熔化，搅匀，再浇铸成铸件。
3.根据权利要求1所述的碳化结晶须铁合金在除锈防腐装置中的应用，其特征在于，所述除锈防腐装置包括进水端盖，内胆，中部体芯，出水端盖，外壳；内胆中设有进水道和返馈水道；用碳化结晶须铁合金制造的中部体芯位于内胆中部，其外表面至少设有一条水处理凹形槽；中部体芯表面的水处理凹形槽与内胆中的进水道和返馈水道相通；每条水处理凹形槽槽口对应配置有磁场强度为1200-2500高斯的磁块。
全文摘要
本发明公开了一种纳米碳化结晶须铁合金及其制备方法与在热交换系统除锈防腐装置中的应用。所述碳化结晶须铁合金，包括以下组分铕、银、轻重稀土、磷、硼、硫、钒、砷、锌、钛、铝或微晶石墨中的两种或两种以上和铁，其中铕为必要组分，其重量百分比为0.0018％－0.018％；铁为主要组分，非铁组分与铁的重量配比为1∶3－30。其制备方法包括中间合金熔炼，用扩散法往中间合金或单质中加铕；铸造三个步骤。该纳米碳化结晶须铁合金主要用于制造热交换系统除锈防腐装置中的中部体芯。使用这种中部体芯的除锈防腐装置不仅除锈防腐蚀效果良好，而且可节油30－40％，或节煤＞10％，或节电＞25％；提高热效率20％以上；节约用水；兼有防垢除垢作用。
文档编号C22C1/03GK1600886SQ20041004685
公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月22日 优先权日2004年10月22日
发明者梁世进, 颜建平, 王祥麟 申请人:梁世进